[发明专利]一种工程船的多推进器联合操控方法

权利要求书

1.一种工程船的多推进器联合操控方法，基于配置有一个三自由度摇杆、一个控制器和多个推进器的工程船，其特征在于：包括如下步骤

a)，根据当前船舶位置及航速，操纵摇杆，以摇杆作为模拟信号输入，发送横向推力或纵向推力或艏摇力矩指令到控制器：横向增益代表船舶横荡方向推力要求，纵向增益代表船舶纵荡方向推力要求，旋钮增益代表船舶首向力矩要求；

b)，控制器对接收到的模拟信号进行转换处理，得到与推力及转矩要求对应的数值；

c)，控制器基于包括推进器的角度变化率、推力变化率、推力大小限制、推进器推力禁区在内的限制条件，以满足推进器系统最优能耗和推力及角度最佳分配为目标，形成带有约束条件的最优控制：

基于能量最优原则建立推力优化分配目标函数

min(u^TWu+s^TQs)，

其中u为推进器推力，s∈R^3×1代表了控制力和力矩与分配力和力矩之间的偏差，W、Q为配置矩阵，需满足如下约束条件：

s＝τ-Bu

Au＜b，

其中B为推进器角度形成的常数矩阵，A，b为不等式约束条件形成的常数矩阵；

d)，控制器将步骤b)的数值作为输入通过单片机进行优化算法计算，实现对最优控制问题的实时求解；

e)，控制器将求解结果转换为模拟信号，输出到各个推进器上，达到同步控制推进器方向和转速的目的。

2.根据权利要求1所述的一种工程船的多推进器联合操控方法，其特征在于，所述步骤c)中的目标函数添加限制推进器旋转的速率的角度约束项和奇异矩阵避免项后得到如下函数：

其中α代表推进器的角度，对角度约束项和奇异矩阵避免项进行标准二次化处理得到如下标准二次函数：

从而将推力优化分配问题转换一个带有线性约束的标准二次优化问题，利用二次规划有效集法进行求解，设置推力变化率和角度变化率的最小值为起始迭代点开始迭代计算。

3.根据权利要求1或2所述的一种工程船的多推进器联合操控方法，其特征在于，所述的工程船为相同类型的多艘。

4.根据权利要求1或2所述的一种工程船的多推进器联合操控方法，其特征在于，所述的工程船为不同类型的多艘。